2012. Т. 19. № 5

Авиационная техника

Дубов Ю. Б., Желонкин В. И., Храбров А. Н.

Рассматриваются самопроизвольные колебания модели по крену, возникающие вследствие запаздывания развития нелинейной несимметричной составляющей в коэффициенте момента крена. Сравниваются данные математического моделирования движения самолета с экспериментальными данными, полученными в аэродинамических трубах (АДТ) при свободных колебаний модели на установке с одной степенью свободы по крену. Исследуются возможности отклоняемого вектора тяги для подавления предельных циклов.

Ключевые слова: нестационарные аэродинамические исследования в аэродинамических трубах, большие углы атаки, самопроизвольные колебания по крену и рысканию, математическое моделирование нестационарных аэродинамических характеристик

Ракетная и космическая техника

Алифанов О. М., Иванов Н. А., Колесников В. А.

Разработан методический подход, алгоритм и компьютерная программа определения теплофизических характеристик широко применяемых в авиационной и ракетно-космической технике анизотропных материалов. Методический подход основан на решении обратной задачи теплопроводности в экстремальной постановке. Эффективность рекомендуемого к применению подхода проиллюстрирована на примере восстановления тензора теплопроводности и объемной  теплоемкости перспективного композиционного материала по результатам физического  эксперимента с образцом этого материала.

Ключевые слова: коэффициентная обратная задача, тензор теплопроводности, анизотропные материалы, объемная теплоемкость, космическая техника

Жигастова О. К., Почукаев В. Н.

В статье рассматриваются командные конструкции, созданные для составления плана полёта автоматизированным способом. Приведены пять различных видов командных конструкций. Рассматривается их структура, состав элементов и связи между элементами. Дан пример использования командных конструкций при планировании полёта автоматических космических аппаратов.

Ключевые слова: космический аппарат, планирование полёта, план полёта, команды управления, командные конструкции, причинно-следственные отношения

Олейников И. И., Павлов В. П., Ковалева М. В.

Разработаны методы и алгоритмы мониторинга опасных ситуаций для космических аппаратов, управляемых из ЦУП ЦНИИмаш. Методы являются универсальными и могут использоваться для любого типа орбит и любого набора измеряемых средств. Алгоритмы положены в основу программного комплекса предупреждения опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве.

Ключевые слова: космический аппарат, объект риска, оценка точности определения орбиты, вероятность столкновения, точка опасного сближения (ТОС)

Ельников Р. В.

Описаны основные результаты баллистического анализа межпланетного перелета Земля-Марс с использованием гравитационного маневра у Луны. Рассматриваемая космическая транспортная система состоит из ракеты-носителя «Союз 2-1б», химического разгонного блока «Фрегат» и космического аппарата, оснащенного маршевой электроракетной двигательной установкой на базе двух холовских двигателей СПД-140Д. Представлено сравнение схем полета к Марсу с использованием и без использования лунного гравитационного маневра. Оценена величина выигрыша в конечной массе космического аппарата от эффекта использования гравитационного маневра у Луны.

Ключевые слова: космический аппарат, электроракетная двигательная установка, межпланетная траектория, лунный гравитационный маневр, оптимизация

Бакулин В. Н., Кокушкин В. В., Борзых С. В., Воронин В. В.

Рассмотрена динамика посадки космического аппарата, снабженного оригинальным рычажно-тросовым посадочным устройством, при его взаимодействии с посадочной поверхностью. Разработана математическая модель процесса, выполнено исследование устойчивости движения. Проведено сравнение со случаем использования традиционного пружинно-рычажного посадочного устройства.

Ключевые слова: космический аппарат, динамика посадки, механические связи, посадочное устройство, перегрузки, устойчивость движения

Двигатели и энергетические установки летательных аппаратов

Молчанов А. М., Быков Л. В., Донских В. В.

Работа посвящена исследованию энергетического обмена и релаксационных процессов, происходящих в струе газа истекающего из модельного ракетного двигателя (РД). Показано, что на больших высотах полета температуры различных колебательных энергетических мод существенно отличаются друг от друга, а также от поступательно-вращательной температуры. Поля колебательных температур существенно зависят от спонтанной излучательной дезактивации. В работе приведены результаты расчетов, полученные при использовании различных данных по кинетике.

Ключевые слова: высотные струи ракетных двигателей, поступательная, вращательная и колебательная энергия молекул, колебательная релаксация, неравновесные процессы

Широков И. Н., Абашев В. М.

Приведены общий принцип работы и краткая история создания многоконтурных прямоточных камер сгорания на твёрдом топливе. Предложена конструкция регулируемой модельной камеры смешения, в которой вместо заряда твёрдого топлива применяется трёхсекционная горелка с принудительной подачей воздуха.

Ключевые слова: газовая горелка с принудительной подачей воздуха, регулируемая камера смешения, сверхзвук, двухконтурный, ракетно-прямоточный

Окорокова Н. С., Пушкин К. В., Севрук С. Д., Фармаковская А. А.

Приведена физико-химическая модель рабочих процессов, протекающих в механически перезаряжаемых воздушно-алюминиевом (ВА) и гидронном (с алюминиевым анодом) химических источниках тока (ХИТ), которые позволяют создать новые высокоэффективные автономные источники энергоснабжения для авиационно-космических систем и других областей техники. Рассмотрены два типа электролитов: щелочные и нейтральные солевые. Модель разработана на основе полученных нами экспериментальных данных. Приведены уравнения анодных и катодных процессов, а также процессов, протекающих в приэлектродных областях и в объёме электролита. Предложены схемы стадийного протекания электродных реакций. Дано объяснение влияния тока разряда на процессы коррозии алюминиевого анода.

Ключевые слова: алюминий, анод, вода, водород, генератор, коррозия, топливный элемент, химический источник тока, электролит

Демская И. А., Разносчиков В. В.

Представлена программа расчета теплофизических свойств альтернативных топлив и результаты оптимизационного исследования по нахождению наилучших составов альтернативных топлив.

Ключевые слова: математическая модель, авиационное сконденсированное топливо, синтетическое жидкое топливо

Медяков О. Е.

Излагаются принципы разработки быстродействующей математической модели (ММ), предназначенной для стендовых испытаний опытных газотурбинных двигателей. Дан анализ особенностей разработки ММ одного из опытных двигателей. Приводится методология практического применения данной ММ.

Ключевые слова: стендовые испытания, газотурбинный двигатель, быстродействующая математическая модель, универсальная поэлементная математическая модель

Магеррамова Л. А., Васильев Б. Е.

Проведены исследования влияния кристаллографической ориентации жаропрочных никелевых сплавов на напряженнодеформированное состояние и статическую прочность монокристаллических рабочих лопаток высокотемпературных газовых турбин. Предложен метод вычисления запасов кратковременной статической прочности. Даны примеры определения оптимального положения монокристалла в лопатках. Сделана оценка разбросов запаса кратковременной прочности в пределах допуска на кристаллографическую ориентацию при литье.

Ключевые слова: газовые турбины, рабочие лопатки, монокристаллические сплавы, прочностные расчёты, анизотропия

Крылов Б. А., Митин С. П., Барыкин И. Ю.

Проанализированы методы расчета потерь КПД ступени осевой турбины с рабочим колесом с бандажом при парциальном подводе, представлены результаты комплексного экспериментального исследования осевых турбин при изменении зазоров и ряда параметров, проведено их расчетное исследование и по полученным результатам скорректированы формулы для турбин с рабочим колесом с бандажом.

Ключевые слова: ступени осевых турбин, эксперименты, зазоры, бандаж, парциальность

Электроника, радиотехника и связь

Юдин В. Н.

Рассматривается вопрос противодействия радиолокационному пеленгованию летательного аппарата в интересах защиты этого летательного аппарата путем постановки пеленгатору активных радиопомех различных типов. Определяется требуемый закон управления мощностью помехи самозащиты, а также получаются количественные оценки размеров зон неопределенности углового положения защищаемого летательного аппарата для подавляемой радиолокационной станции, обеспечиваемых при создании помех с управляемой мощностью. Рассматривается случай формирования помех ретрансляционного типа, являющийся типовыми для современной техники радиоэлектронной борьбы.

Ключевые слова: противодействие, пеленгование, летательный аппарат, помеха, самозащита, зона неопределенности, радиолокационная станция

Бохин Д. Л.

Обзорно представлены разработки, связанные с цифровыми антенными системами, за последние несколько лет, и рассмотрены методы уменьшения требований к аппаратной части подобных систем. Получена модель схемы цифрового приемного модуля антенной решетки, а также предложен метод цифрового формирования диаграммы направленности с помощью цифровых фильтров дробной задержки.

Ключевые слова: цифровая антенная решетка, цифровой фильтр, цифровой модуль, фазирование сигналов

Управление, вычислительная техника и информатика

Шевцов Д. А., Воронина Л. Н.

Рассматриваются известные методы обеспечения параллельной работы инверторов, заключающиеся в синфазной синхронизации задающих генераторов. Одним из главных недостатков этих методов является использование режима «ведущий-ведомый», который резко снижает надежность системы. В связи с этим предлагается новый метод синхронизации, основанный на автономном режиме работы генераторов. При этом информационные связи, введенные между ними, позволяют синхронизировать генераторы не только по фазе, но и по частоте и амплитуде.

Ключевые слова: параллельное соединение инверторов, синхронизация задающих генераторов

Никитушкин А. М.

В статье рассматривается разработанный автором метод распределения параметризованных данных в многоагентной системе посредством коллаборации агентов, основанный на подходе к решению задачи удовлетворения распределенным ограничениям. Предложена формальная модель процесса распределения данных. Введены динамические ограничения, модифицирован алгоритм асинхронного поиска с возвратами. Cформулированы и доказаны теоремы, касающиеся процесса решения задачи распределения параметризованных данных. Приведены результаты применения метода для решения задачи распределения данных в многоагентной системе, которые показывают его эффективность.
Предложенный метод позволяет решить задачу обнаружения нескольких целей группой автономных беспилотных ЛА сведением этой задачи к задаче поиска состояний агентов в многоагентной системе, удовлетворяющих наложенным ограничениям, что позволяет четко формализовать поставленную задачу и учитывает как распределенный, так и динамический аспекты этой проблемы.

Ключевые слова: многоагентная система, коллаборация, распределение данных, задача удовлетворения ограничениям, асинхронный поиск с возвратами

Брехов О. М., Мью Т.

Предложен план оптимизации по времени выполнения запроса при обращении к базе данных на основе упорядочивания конъюнкции элементарных запросов, образующих весь запрос или его часть, что является актуальным для авиационно-космических систем. Приведено выражение для минимального времени выполнения запроса для упорядоченного множества элементарных запросов в соответствии с требуемой системой неравенств.

Ключевые слова: метод оптимизации запроса, последовательность элементарных запросов, минимальное время обработки, доминантная последовательность, эффективность оптимального порядка обработки, многопроцессорная база данных

Брехов О. М., Нгуен К. Т., Фам С. Ч.

Рассмотрены решения задачи управления риском для обеспечения безопасности системы на основе оптимальности таких задач, как сравнительная оценка защиты объекта; влияние различных параметров системы и условий для достижения заданного уровня безопасности, определения слабых звеньев систем летательных аппаратов.

Ключевые слова: риск, управление риском, безопасность, система

Груздев А. И., Куликов Н. И., Макаренко А. В., Сорокин А. Е.

На основе комплексного подхода рассмотрено современное состояние разработок и области применения литий-ионных аккумуляторов. Показаны их преимущества по сравнению с щелочными и кислотными аккумуляторами. Проанализированы системные подходы и схемно-технические решения, используемые при проектировании литий-ионных аккумуляторных батарей (АБ) с микропроцессорными системами контроля и управления.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, литий-ионный аккумулятор, система контроля и защиты, устройство нивелирования напряжений, байпасное устройство

Прикладная математика, механика, физика

Фирсанов В. В., Чан Н. Д., Ле Ч. Х.

В рамках уточненной теории рассматривается осесимметричная цилиндрическая оболочка для двух случаев аппроксимации искомых перемещений полиномами по нормальной координате. Приводятся основные уравнения в перемещениях и краевые условия, полученные в результате минимизации энергетического функционала Лагранжа.
Два варианта уточненной теории определения напряженно-деформированного состояния (НДС) условно называются «K = 2» и «K = 3». В случае K = 2  тангенциальные перемещения представляются в виде квадратичных полиномов, а прогиб в виде линейного полинома по нормальной координате. В варианте K = 3 аппроксимация перемещений принимается на одну степень выше, чем в случае K = 2.
Приводятся аналитические решения краевых задач для рассматриваемых вариантов уточненной теории. Анализируются корни соответствующих характеристических уравнений, и установлено существенное влияние краевых эффектов типа «погранслой» на напряженно-деформированное состояние оболочки, что очень важно при оценке прочности авиационных конструкций. Дается сравнение результатов расчета НДС оболочки, полученных по классической и уточненной теории, что позволяет сделать вывод о сходимости НДС в вариантах строимых решений.

Ключевые слова: теория цилиндрических оболочек, условия согласованности, замкнутая цилиндрическая оболочка, краевые условия, преобразование Лапласа, локальная нагрузка, характеристическое уравнение, краевые эффекты типа «погранслой»

Иванов К. М., Винник П. М., Иванов В. Н.

Рассмотрены варианты однозначной определенности процесса деформирования. Установлены необходимые и достаточные условия выполнения первого условия монотонности деформации. Полученные критерии применены для анализа деформирования в различных случаях. Установлены условия и характер однозначности в этих случаях. Показана практическая применимость полученных результатов.

Ключевые слова: сложное нагружение, монотонная деформация, телескопическая деформация, деформация кручения, плоская деформация

Светушков Н. Н.

Для расчета распределения температурных полей в работе применен подход, обобщающий разработанный ранее метод «геометрических интегралов» для решения задач теплопроводности в неоднородных средах на случай, когда теплофизические свойства среды существенным образом зависят от температуры. Отличительной чертой полученных уравнений является то, что ядро интегрального оператора не имеет особенностей, и поэтому при численном решении выведенных интегральных уравнений не возникает дополнительных сложностей, связанных с необходимостью каким-либо специальным образом учитывать особые точки (точки разрывов). Такая формулировка задачи позволяет единым образом проводить расчеты во всей области решения, в том числе и для геометрически сложных объектов.

Ключевые слова: термообработка, структурные изменения, нанотехнологии, моделирование, численные методы, уравнения в частных производных, интегральные уравнения, точность вычислений

Куприков М. Ю., Мартынова С. В.

Рассмотрена экспертная система FORMOS для автоматизации проектирования формообразующей оснастки объектов авиационной техники. Приведена структура системы, описаны механизмы взаимодействия между блоками. Подробно рассмотрены отдельные фрагменты системы и ряд правил.

Ключевые слова: автоматизация, композиционные материалы, технологический процесс, формообразующая оснастка, экспертная система

Тумашик Г. А., Фрумен А. И.

На основе метода конечных элементов в нелинейной постановке рассмотрены вопросы устойчивости и прочности цилиндрической оболочки с расположенными внутри нее круговыми диафрагмами с односторонним контактом.

Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, диафрагма, устойчивость, прочность, контактная задача, динамическая нагрузки, метод конечных элементов

Шклярчук Ф. Н., Рей Ч.

Разработан новый вариант метода конечных элеметнов для расчета осесимметричных колебаний упругих ортотропных оболочек вращения, частично запо-лненных жидкостью, с учетом кольцевых шпангоутов и предварительного напряженно-деформированного состояния. В качестве конечных согласованных элементов рассматриваются узкие кольцевые полоски оболочки с содержащимися в них слоями жидкости. Осевое перемещение жидкости в поперечном сечении представляется в виде суммы плоского вытеснения и депланации по форме параболы.

Ключевые слова: оболочка вращения, оболочка с жидкостью, колебания гидроупругие, колебания осесимметричные, метод конечных элементов

Гирин А. М., Поволяев С. Т.

Рассмотрен метод расчета цилиндрической оболочки, имеющей сложное строение стенки, под действием неравномерного внешнего давления и сжимающей нагрузки.

Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, многослойная стенка, устойчивость, параметры жесткости, переменные характеристики, экспериментальные исследования

Данилин А. Н., Карандин В. И., Кузнецова Е. Л., Рабинский Л. Н., Рожков А. Г., Яновский Ю. Г.

Проводится сравнительный анализ нескольких современных технологий синтеза углеродных нанотрубок (УНТ), широко используемых в аэрокосмической отрасли. Рассматривается наиболее экономичный и перспективный в промышленном освоении метод CVD (Catalytic Vapor Deposition), заключающийся в формировании УНТ из паров путем пропускания углеродсодержащего сырья в виде паров над нагретым катализатором. Отмечается ряд недостатков этого метода, в частности его периодичность (невозможность осуществления непрерывной технологии) и неэффективный расход углеродсодержащего сырья и сопутствующих инертных газов. Предлагается модификация метода CVD, позволяющая существенно повысить его эффективность и добиться большей производительности при непрерывности технологического процесса.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки (УНТ), метод синтеза CVD, непрерывный синтез, рециркуляция газов, корректировка газового состава, вращающаяся печь

Кузнецов Е. Б., Ананьев Р. Ю., Гуляев Д. А.

Предлагается алгоритм численного решения статической задачи, моделирующей большие перемещения и деформации тел, изготовленных из упругопластических материалов. В основе подхода лежит метод конечных элементов с использованием метода продолжения решения по наилучшему параметру [1] и переменных Эйлера. При этом после дискретизации проблема сводится к решению начальной задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

Ключевые слова: переменные Эйлера, упругопластический, метод конечных элементов, метод продолжения решения по параметру, нелинейный

Экономика и менеджмент

Бородин А. И., Стрельцова Е. Д., Ковалева А. В.

Построен комплекс экономико-математических моделей, позволяющий оценивать величину стратегических рисков при выборе стратегии развития промышленного предприятия на основе имитации процессов изменения текущих прибылей и убытков промышленного предприятия в условиях неопределённости, включающий модели оценки законов распределений прибылей и убытков как при наличии, так и при отсутствии ретроспективных статистических данных. На базе созданных экономико-математических моделей разработан программный продукт STRATEG для поддержки процесса принятия решений при выборе стратегии развития предприятия с учётом стратегических рисков.

Ключевые слова: стратегический риск, внутрифирменное планирование, промышленное предприятие, коэффициент риска, стратегия

Михайлова Э. А., Сбитнев С. Н.

Предложена классификация бизнес-процессов планирования и учета производства на предприятии по изготовлению деталей авиационных двигателей. Разработаны вытягивающая система, организационный механизм управления; описан алгоритм внедрения автоматизированной системы управления планированием и учетом производства.

Ключевые слова: уровни планирования, вытягивающая система, автоматизация планирования и учета

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017